{"id":6320,"date":"2010-08-06T02:21:58","date_gmt":"2010-08-05T23:21:58","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=6320"},"modified":"2011-08-08T23:16:58","modified_gmt":"2011-08-08T20:16:58","slug":"jalgides-reaalajas-elektronide-liikumist","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=6320","title":{"rendered":"J\u00e4lgides reaalajas elektronide liikumist"},"content":{"rendered":"

Rahvusvahelisel t\u00f6\u00f6r\u00fchmal \u00f5nnestus \u00fclil\u00fchikesi laserimpulsse kasutades esmakordselt uurida reaalajas kr\u00fcptooni aatomite v\u00e4limise elektronkihi elektronide liikumist.
\n<\/strong><\/p>\n

Kui vaadata traditsioonilise aatomi pilti \u00f5pikus, tundub see rahulik ja vaikne. Keskel asuva tuum koosneb prootonitest ja neutronitest. Tuuma \u00fcmber tiirlevaid elektrone n\u00e4idatakse harilikult justkui P\u00e4ikese \u00fcmber tiirlevaid planeete. Reaalsus on tunduvalt keerulisem.

\"\"<\/a>

Kr\u00fcptooni ionisatsiooni korral kestavad valentskihis tekkivad kvantv\u00f5nked veidi \u00fcle kuue femtosekundi. V\u00f5nkeid uuriti attosekundi pikkuste laserimpulssidega (n\u00e4idatud mustade t\u00e4ppidena,) mis t\u00e4itsid augu v\u00e4limisel orbitaalil sisemiselt elektronkihilt p\u00e4rit elektroniga. Selle abil moodustus pilt kahe kvantoleku vahelisest koherentsist (alumine pilt.) Foto\u00b7: Lawrence Berkeley National Laboratory<\/p><\/div><\/p>\n

Elektronid ei k\u00e4itu nagu miniatuursed planeedid, vaid tiirlevad keerulise kujuga orbitaalidel. Erinevate orbitaalide energeetiline tase vastab aatomif\u00fc\u00fcsika elektronkihtidele. Ning teiseks liiguvad elektronid \u00e4\u00e4rmiselt kiiresti, mille m\u00f5\u00f5tmiseks on praktiline kasutada femtosekundite ajaskaalat, mis vastab 10\u02c7-15 sekundile. Isegi valgus suudab selle ajaga liikuda vaid kolmandik mikromeetrit. Elektronide pildistamiseks on vaja kaamerat – kaamerat, mis on veel kiirem.<\/p>\n

Attosekundi spektroskoopia \u00fche pioneeri, Ferenc Krauszi,<\/strong> t\u00f6\u00f6r\u00fchmal \u00f5nnestus n\u00fc\u00fcd aga kr\u00fcptooni aatomite v\u00e4limiste orbitaalide elektrone sellest hoolimata fotografeerida. Selleks kasutati attosekundilise resolutsiooniga ‘kaamerat,’ \u00fcks attosekund on femtosekundist veel tuhat korda v\u00e4iksem aja\u00fchik. Elektronide pildistamiseks kasutati 150 laserimpulssi, mis olid nii l\u00fchikesed, et valguslaine j\u00f5udis impulsis teha vaid \u00fche v\u00f5nke. <\/p>\n

Valentselektronid m\u00e4\u00e4ravad selle, kuidas aatomid teiste aatomitega molekulides v\u00f5i kristallstruktuurides keemilisi sidemeid moodustavad. Kui selliseid protsesse otseselt vaadelda, on v\u00f5imalik ka keemilisi reaktsioone paremini m\u00f5ista. Kuid isegi attosekund-laseriga pole v\u00e4limistel orbitaalidel tiirlevatest elektronidest pildi tegemine nii lihtne.

\"\"<\/a>

Kr\u00fcptooni aatomite ioniseerimiseks kasutati femtosekundi ajaskaalas olevaid laserimpulsse (laiem kiir.) Sellest s\u00f5ltumatult tekitati teise laseriga attosekundilisi laserimpulsse, mis kr\u00fcptooni aatomites neeldusid. Spektroskoopia abil saadi t\u00e4pne pilt kvantolekute vahelisest v\u00f5nkumisest. Foto\u00b7:Lawrence Berkeley National Laboratory<\/p><\/div><\/p>\n

T\u00f6\u00f6 autorid m\u00f5\u00f5tsid tegelikult kahe elektroni oleku vahelist interferentsi efekti. Kr\u00fcptooni v\u00e4limiselt kihilt eemaldati \u00fche laserimpulsiga elektron, misj\u00e4rel tekkis positiivselt laetud kr\u00fcptooni ioon, mille elektronkihis on t\u00fchi koht – ‘auk.’ V\u00e4limisel elektronkihil oleval augul on valida, millise energiataseme ta v\u00f5tab. Ent kuna need energeetilised olekud on teineteisele niiv\u00f5rd l\u00e4hedal, hakkab auk kahe taseme vahel v\u00f5nkuma. V\u00f5nked on \u00e4\u00e4rmiselt kiired – vaid paari femtosekundi pikkused.<\/p>\n

V\u00f5nkumiste fotografeerimiseks kasutas Kraus oma kolleegidega teist laserimpulssi, mis viis kr\u00fcptooni iooni uude ergastatud olekusse. \u00dcks madalama elektronkihi elektron t\u00f5stetakse auku. Samal ajal m\u00f5\u00f5tsid nad, kui palju valgust teisest laseriimpulsist aatomis neeldus. Energiahulk, mis ioonis neeldub, s\u00f5ltub augu algsest kahest energiatasemest, mille vahel auk v\u00f5nkus. Selge ostsillatsiooni muster kahe energiataseme vahelises neeldumisspektris on otsene t\u00f5end augu v\u00f5nkumisest. V\u00f5nkeperiood oli pelgalt 6,3 femtosekundi pikkune.<\/p>\n

Kr\u00fcptooni aatomi v\u00e4limisest kihist kujuneb n\u00fc\u00fcd selge pilt. <\/p>\n

Kuigi kr\u00fcptooni gaasiga tehtud eksperimendid on keerukad, tuleb tulevikus rakendada sarnast l\u00e4henemist veel keerulisemate s\u00fcsteemide puhul. Kr\u00fcptoon on v\u00e4\u00e4risgaas ja ei reageeri teiste elementidega. Seega j\u00e4\u00e4b reaalse keemilise protsessi ajal toimuva elektronide liikumise kohta kogutud teave piiratuks, kuni sarnast eksperimenti ei korrata molekulide v\u00f5i tahkiskristallidega.<\/p>\n

Allikas\u00b7:
\nNature\u00b7: “Real-time observation of valence electron motion<\/a>\u00b7:”
\nNature 466, 739-743 (5 August 2010) | doi:10.1038\/nature09212; Received 25 September 2009; Accepted 24 May 2010<\/p>\n

Loe lisaks\u00b7:
\nLawrence Berkeley National Laboratory: “For the First Time Ever, Scientists Watch an Atom\u2019s Electrons Moving in Real Time.<\/a>“<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Rahvusvahelisel t\u00f6\u00f6r\u00fchmal \u00f5nnestus \u00fclil\u00fchikesi laserimpulsse kasutades esmakordselt uurida reaalajas kr\u00fcptooni aatomite v\u00e4limise elektronkihi elektronide liikumist. Kui vaadata traditsioonilise aatomi pilti \u00f5pikus, tundub see rahulik ja vaikne. Keskel asuva tuum koosneb prootonitest ja neutronitest. Tuuma \u00fcmber tiirlevaid elektrone n\u00e4idatakse harilikult justkui P\u00e4ikese \u00fcmber tiirlevaid planeete. Reaalsus on tunduvalt keerulisem. Elektronid ei k\u00e4itu nagu miniatuursed planeedid, vaid […]<\/p>\n","protected":false},"author":28,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-6320","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-teadusuudis","7":"entry","8":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6320","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/28"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6320"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6320\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6320"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=6320"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=6320"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}